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丙烯是一种重要的有机化工原料,其需求量日益增大。催化裂化增产丙烯方式的共同点都是促进催化裂化的中间产物(例如FCC汽油)进一步裂化来实现增产丙烯,因此有必要研究FCC汽油裂化增产丙烯的反应特性,揭示FCC汽油裂化增产丙烯的内在规律。 本论文以源自石蜡基原油的松原FCC汽油为原料,采用DOCP工业平衡剂为催化剂,在小型固定流化床实验装置上考察反应温度、剂油比、重时空速对FCC汽油裂化性能和增产丙烯的影响,得到实验室增产丙烯的优化操作条件;同时对FCC汽油在提升管催化裂化中试装置上进行放大实验并计算得到了反应热,考察不同反应条件对反应热的影响;并在微反试验装置上进行模型化合物的催化裂化实验,揭示FCC汽油中单体烃裂化增产丙烯的内在规律。 实验结果表明,反应温度、剂油比和重时空速均对裂化产物产率和分布具有不同程度的影响。其中,丙烯产率随反应温度的升高而增加,选择性随反应温度的升高而呈现先增加后降低的趋势,在610℃出现最大值,液化气组成中丙烯含量随反应温度的升高而增加;在剂油比影响因素中,丙烯的产率随剂油比增加而逐渐增大,选择性随剂油比增加先增大后减小,在18左右出现最大值;而在重时空速条件改变情况下,丙烯产率随重时空速的增大略有下降,选择性则随之增大。通过实验结果分析,最终确定了优化的操作条件范围:反应温度为610℃,剂油比为18,重时空速为10h-1左右。 以提升管催化裂化中试装置的产品数据为依据,根据热力学理论对FCC汽油二次反应增产丙烯过程中的反应热进行了分析,计算结果表明,整个反应过程是吸热反应体系,反应热为325-460 kJ/kg。反应条件对反应热的影响通过改变反应物的转化率和产物分布实现,在实验条件范围内,随着反应温度的升高、剂油比的增大和反应时间的延长,反应热逐渐增大;当剂油比增大到一定程度时,反应热随剂油比的增加趋势减缓。 FCC汽油裂化增产丙烯的过程是一个由不同种烃类发生各种催化裂化反应构成的复杂体系,为了对比不同烃类裂化生成丙烯的性能,有必要研究各种烃类模型化合物的催化裂化反应。实验结果表明,烃类模型化合物的反应活跃程度顺序为:正己烯>3-甲基戊烷>正己烷>环己烷。正己烯具有较高的反应活性,在低温时,氢转移能力强于裂化能力,以氢转移反应和链增长的双分子齐聚反应为主;随着反应温度的升高,对丙烯的选择性提高,裂化反应、异构化反应和芳构化反应增强,但氢转移反应和齐聚反应减弱。3-甲基戊烷和正己烷易生成以C6及C7为主的芳烃初始产物。环己烷不仅直接脱氢芳构化,而且还开环、异构和氢转移等连串反应生成芳烃和烷基芳烃。